Vehicules lourds

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Vehicules lourds

  1. 1. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports Les véhicules hybrides SOMMAIRE1 Introduction................................................................................................................................. 1722 Technologies disponibles et évaluations de lADEME................................................................... 1733 Descriptif sommaire des véhicules évalués.................................................................................... 176 3.1 Bus Mercedes Cito............................................................................................................... 176 3.1.1 Descriptif général......................................................................................................... 176 3.1.2 Modes de fonctionnement ............................................................................................ 176 3.2 Bus Neoplan N6108............................................................................................................. 178 3.2.1 Descriptif général......................................................................................................... 178 3.2.2 Modes de fonctionnement du véhicule ......................................................................... 179 3.3 Bus Soffitrans Horus ............................................................................................................. 180 3.4 Le trolley-bus ....................................................................................................................... 1804 Lexique des technologies pour lhybridation.................................................................................. 181 4.1 Supercondensateur ............................................................................................................... 182 4.2 Volant dinertie...................................................................................................................... 183 4.3 Batterie................................................................................................................................. 183 4.4 Laccumulateur hydraulique ................................................................................................... 1845 Pour en savoir plus ...................................................................................................................... 185 171
  2. 2. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports1 IntroductionL’utilisation de l’électricité comme énergie de propulsion des véhicules routiers offre de nombreuxagréments aux niveaux environnemental (absence de pollution sur site, réduction du bruits), énergétique ettechnique (robustesse et performances énergétiques des moteurs). Les véhicules à traction électrique puresont cependant handicapés par le stockage de l énergie par batteries. Ces dernières sont onéreuses, ’encombrantes et nécessitent des temps de recharge longs pour une faible autonomie. L’intégration del’énergie électrique pour la traction des véhicules ne peut cependant se faire, compte tenu de l’état destechnologies actuelles, de manière exclusive, c’est-à-dire sans avoir recours à l’énergie thermique.L’hybridation consiste à associer dans le véhicule une motorisation thermique et une motorisationélectrique. La traction électrique permettant, par l dérivation d’une fraction de la puissance fournie et le astockage de l’énergie dans les batteries, de découpler la puissance demandée par le véhicule de cellefournie par le moteur thermique. Le fonctionnement en mode électrique seul est parfois possible en zoneurbaine dense. La mise en œuvre des systèmes hybrides présente l’avantage de ne pas nécessiterd’infrastructures d’approvisionnement spécifiques.Il existe différentes architectures. Elles présentent les potentialités suivantes :• une baisse des émissions polluantes par le choix d’une motorisation thermique plus petite ainsi que pardes conditions de fonctionnement plus favorables à la mise en œuvre d’un post-traitement ;• une baisse de la consommation par un accroissement du rendement de fonctionnement de cesvéhicules. Cette dernière potentialité sera plus difficile à concrétiser car elle nécessite une optimisation del’ensemble des organes du véhicule pour une utilisation en mode hybride.Les conditions d’exploitation des autobus sont caractérisées par une demande énergétique du véhicule trèsvariable au cours du temps ( transitoires sévères, peu de vitesses stabilisées, ainsi que de très longuespériodes de ralenti). Ces conditions sont très défavorables au fonctionnement et au rendement du moteurthermique, généralement optimisé pour des régimes constants et de fortes charges. Ces conditions font queles consommations des autobus sont généralement nettement plus élevées (50 litres au 100 kilomètres) quecelles des camions de même tonnage (25 litres au 100 kilomètres en moyenne), opérant en conditions plusfluides. L’électrification de la chaîne de traction présente donc deux intérêts principaux :• utiliser les rendements élevés (et peu dépendants des conditions d’usage) que possèdent les moteursélectriques mais il faudra veiller à limiter laugmentation de masse liée aux batteries, au moteur électrique etau commande de puissance ;• utiliser le moteur thermique dans sa plage de rendement optimum. 172
  3. 3. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports Source IFP, futures évolutions des motorisations dans lautomobile, P.Pinchon mai 2004Il apparaît naturel d’essayer de coupler les avantages des deux solutions, en faisant cohabiter les deuxénergies au sein d’un même véhicule. Dans ce secteur, des recherches ont été activement menées depuisces dernières années et plusieurs solutions technologiques ont été proposées. Cependant, cette filière, quiprésente sans doute le potentiel le plus élevée en termes de gains énergétiques, est celle qui détient la plusfaible quantité de véhicules en circulation.Les constructeurs travaillent actuellement sur des projets de recherche ou doptimisation, dont certains sontfinancés par lADEME dans le cadre du PREDIT. Les versions industrielles seront commercialisées dici 2à 3 ans, sachant que des versions prototypes sont actuellement en circulation.L’usage des véhicules de transport en commun urbain est caractérisé par des arrêts fréquents et desvitesses faibles. Il apparaît que l’on peut distinguer les quatre phases suivantes (Source F.Badin, INRETS):• accélérations, généralement à la capacité maximum du véhicule, donc mettant en œuvre despuissances importantes ;• paliers, qui seront caractérisés par des puissances très faibles ;• décélérations, avec un niveau de puissance initiale important ;• arrêts, ceux-ci peuvent représenter jusqu’à 30 à 50 % du temps total, la puissance mise en jeucorrespondant alors uniquement à l’alimentation des accessoires.Ces usages sont caractérisés par des très grandes variations dans la puissance nécessaire au mouvement. Ilapparaît que la puissance moyenne nécessaire à la propulsion du véhicule ne dépasse pas 30 à 35 % de lapuissance maximum mise en jeu.Si l’on considère les énergies mises en jeu, pour des véhicules de masse élevée, évoluant à faible vitesse, ilapparaît que l’inertie représente une part importante de l’énergie nécessaire au mouvement. Pour desvéhicules équipés d’une transmission électrique, une part de cette énergie peut être récupérée lors desphases de freinage. Compte tenu des faibles pertes dissipatives, une part très importante du potentiel estrécupérable sur les machines. L’efficacité globale de la récupération dépendra alors de la capacitémaximum des machines en freinage, de la répartition du freinage sur les essieux, de la capacité de labatterie à accepter la charge et du rendement énergétique de l’ensemble des composants.2 Technologies disponibles et évaluations de lADEMELes solutions technologiques sont multiples, tant au niveau de larchitecture (série, parallèle voir schémas ci-dessous) et des organes, que des choix de stratégies :• organes : o stockage énergie : batteries, super capacités, volant dinertie ; o - générateur dénergie : moteur thermique (tous les carburants sont possibles), o pile à combustible ;• choix de stratégies (en partant du plus simple) : o arrêt moteur thermique à larrêt (gain ~5 %) ; o arrêt + récupération énergie au freinage (~10 %) ; o arrêt + récup + downsizing moteur et assistance en accélération (~ 20%) ; o hybridation totale série ou parallèle (~ 30%). 173
  4. 4. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports Nota : Il faut souligner que pour les flottes captives (bus, BOM…), lhybridation plug-in, qui nécessite un chargement de la batterie par une source extérieure (secteur en général), est réalisable, à la différence des véhicules légers (type Prius), qui ne sont pas conçus pour se charger sur le secteur (seul le moteur thermique et linertie du véhicule rechargent les batteries).Dans leur mode de fonctionnement, les motorisations hybrides nécessitent l’utilisation d’un stockagetampon de puissance. Dans la quasi totalité des applications, ce stockage est réalisé par l’intermédiaired’une batterie. Les spécifications des batteries pour hybride sont totalement différentes de celles définiespour les véhicules électriques pour lesquels la batterie est essentiellement un stockage d’énergie (voirparagraphe 4 Lexique technologique).Par ailleurs, lhybridation permet, comme il a été indiqué, dutiliser des systèmes de post-traitement et descarburants alternatifs au gazole comme le GNV, le GPL et les biocarburants. Elle ouvre la voie à la filièrehydrogène et pile à combustible (voir chapitre 10 L’hydrogène et la pile à combustible). Lesmotorisations utilisées pour ces systèmes de groupe motopropulseur pourront venir de lindustrieautomobile avec des gains économiques grâce au fort volume de cette industrie.Lr bus étant la première application, sur un véhicule lourd, il a été choisi comme support d’évaluation. Cechapitre détaille les technologies testées par lADEME sur trois types d’autobus hybrides, ainsi quunaperçu des expérimentations menées sur ces sujets dans le monde.Les solutions testées par lADEME à ce jour sont décrits ci-dessous.• Le bus diesel électrique Mercedes Cito. Il s’agit d’un véhicule à propulsion Diesel utilisant une chaînede transmission électrique. Le moteur Diesel n’est pas relié à une boîte de vitesse mais commande ungénérateur qui alimente le moteur de traction monté sur l’essieu arrière. Sur ce véhicule, il n’existe pas debatterie de stockage de l’énergie électrique. Ce véhicule nest plus commercialisé en France, il sagit doncde rappeler les principales conclusions présentées sur le CD ROM Les bus propres en France (réfADEME 4345).• Le bus Neoplan hybride. Le principe de l’hybridation consiste ici à introduire de l’énergie électriquedans la chaîne de traction et permettre un stockage d’une partie de cette énergie sous forme électrique àbord d’un véhicule utilisant un moteur thermique, permettant ainsi de découpler la demande énergétique duvéhicule et la puissance fournie par le moteur thermique Diesel. Une flotte de bus Neoplan est toujours enexploitation à Avignon. 174
  5. 5. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des TransportsLes bus évalués comportaient, jusquen avril 2002, des batteries au plomb. Par la suite, des batteries nickelmétal hydrure (NiMH) ont été mises en place.• Le bus Soffitrans hybride. Le principe est proche du véhicule Neoplan, mais le moteur Diesel est remplacé par une turbine à gaz.Ces trois solutions présentent (à des degrés divers) l’avantage de permettre un fonctionnement plus régulierdu moteur thermique en amortissant les phases transitoires par l’action tampon de la chaîne de tractionélectrique vis-à-vis de la demande énergétique du véhicule. Ce changement des conditions d’utilisationprésente des potentialités de réduction des émissions polluantes par une limitation des transitoires. Uneréduction de la consommation est à vérifier, compte tenu de laugmentation du rendement du groupemotopropulseur et de laugmentation de la masse (environ + 1 000 kg par rapport à la version Dieseléquivalente).Afin d’évaluer les potentialités de ces techniques, un programme d’expérimentation de ces trois autobus aété lancé en 2000. Il porte sur les éléments suivants :• les émissions polluantes, avec linfluence du vieillissement et des batteries (Pb/NiMH) dans le cas dubus Neoplan ;• le retour d’expérience relatif au fonctionnement des véhicules et des installations fixes ainsi qu’unaperçu du bilan économique, avec les bus Cito et Neoplan ;• la consommation de carburant.Les résultats sont présentés dans le tome 2. 175
  6. 6. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports3 Descriptif sommaire des véhicules évalués3.1 Bus Mercedes Cito3.1.1 Descriptif généralLe véhicule Mercedes Cito est un autobus de type « Diesel électrique », c’est-à-dire que sa chaîne detraction est constituée (de l’amont à l’aval) d’un moteur thermique, d’une génératrice de courant (dontl’objectif est de transformer l’énergie thermique en énergie électrique) et d’un moteur électrique qui entraîneles roues.Les batteries qui sont reliées à la génératrice ne servent pas à alimenter le moteur électrique. Il n’existedonc pas de stockage de l’énergie électrique de traction.Le moteur thermique Euro2 à 4 cylindres, développant 125 KW à 2 200 tr/min fonctionne en réalitécomme un groupe électrogène. Son fonctionnement est permanent : son régime et sa charge sontcommandés électroniquement en fonction de la demande énergétique du véhicule.3.1.2 Modes de fonctionnementPour les phases d’accélérations, le régime du moteur Diesel et le couple du moteur électrique sont ajustésen fonction de la consigne du calculateur en agissant sur la pompe à injection pour le moteur Diesel et sur lafréquence du courant pour le moteur électrique. L’électricité produite par la génératrice est de typetriphasée. Elle est d’abord transformée en courant continu (600 V), puis en courant alternatif à fréquencevariable, avant d’être envoyée au moteur électrique (la variation de cette fréquence permet de faire varier lecouple du moteur asynchrone).Durant les phases de freinage, le moteur électrique fonctionne en générateur qui va fournir du courant lequelpourra être selon les cas : - soit dissipé dans un résistance électrique, dans le cas d’un freinage modéré ; 176
  7. 7. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports - soit, en cas de freinage brusque, dissipé à la fois par la résistance électrique et par le moteur thermique qui fera office de frein via la génératrice. 177
  8. 8. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports3.2 Bus Neoplan N61083.2.1 Descriptif généralLe bus Neoplan N6108 est un véhicule hybride de type « série », c’est-à-dire que sa chaîne de tractionest constituée (de l’amont à l’aval) par un moteur thermique, une g énératrice de courant, une unité degestion de l’énergie, des batteries de stockage de l’énergie électrique, des résistances de dissipation del’énergie et un moteur de traction électrique. Le schéma de principe est présenté sur le graphique cidessous : Jean-Loup Gauducheau Moteur thermique Syndicat des Transports Parisiens Générateur Agence de l’Environnement et Batteries Unité de gestion Résistance Secteur de la de l ’énergie de l’Énergie Maîtrise de freinage Moteur électrique Roues SUBTITLE 178
  9. 9. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des TransportsLe moteur thermique est un 4 cylindres en ligne IVECO Diesel de 2,8 litres de cylindrée. Il est équipé d’uncatalyseur d’oxydation, le turbo est refroidi par eau. Il développe 122 ch à 3 600 tr/min. Ce moteurthermique ne présente pas un rendement optimum, le choix dun moteur issu de lautomobile aurait été plusjudicieux.La traction électrique est assurée par deux moteurs asynchrones développant chacun 45 kW sous 400 V(60 kW maxi). Le générateur électrique est u alternateur asynchrone de 90 kW. Les batteries sont du ntype Plomb (VHB/HAWKER Energie type Génésis EP 70). Le rack est constitué de 24 modules de12 volts. La capacité nominale est de 70 Ah. L’énergie nominale est de 20,2 kWh. Après juin 2002, desbatteries NiMH ont été mises en œuvre.3.2.2 Modes de fonctionnement du véhiculeOn distingue trois modes principaux de fonctionnement.• Le mode électrique : ce mode présente l’avantage de permettre un fonctionnement du véhicule sansémission locale. Dans ce cas, l’énergie de traction provient des batteries. Afin de préserver l’autonomie, lavitesse est limitée à 60 km/h.• Le modes hybrides : les flux énergétiques différent selon les conditions d’usage.• Pour des fortes sollicitations, l’énergie de traction fournie aux moteurs électriques provient à la fois desbatteries et du moteur thermique via le générateur. Pour les phases de démarrage, les batteries sontfortement sollicitées.• Pour les sollicitations moyennes (vitesse constantes sur plat), l’énergie fournie par le moteur thermiqueest distribuée (selon les conditions des fonctionnement) entre les batteries (qui sont rechargées) et lesroues.• En phase de freinage, une partie de l’énergie mécanique des roues est récupérée. Cette énergie vients’ajouter à l’énergie fournie par le moteur thermique pour recharger par les batteries.• Mode recharge nocturne : les batteries sont rechargées durant la nuit par connexion au secteur.Neoplan a mis en œuvre sur ces bus une connexion originale sur le secteur qui permet aussi, à laide dunedouble prise, de recharger les batteries et de se connecter via une ligne téléphonique au centre technique enAllemagne pour transférer toutes les nuits, de façon confidentielle, les données techniques de bus hybrides.Gestion des batteries et du moteur thermique.Cette gestion est contrôlée par l’état de charge des batteries :• pour un état de charge des batteries comprise entre 80 % et 100 %, l’autobus fonctionne en modeélectrique;• pour un état de charge comprise entre 55 % et 80 %, l’autobus fonctionne en mode hybride, avec unelimitation du régime du moteur thermique (mode H1);• pour un état de charge inférieur à 55 %, l’autobus fonctionne en mode hybride, sans limitation durégime du moteur thermique (mode H2).À noter que le véhicule se met en mode défaut pour un état de charge inférieur à 20 %. 179
  10. 10. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports3.3 Bus Soffitrans HorusLe bus Horus est un véhicule hybride de type « série »,sa chaîne de traction est constituée de l’amont àl’aval par une turbine, une génératrice de courant, une unité de gestion de l’énergie, des batteries destockage de l’énergie électrique, des résistances de dissipation de l’énergie et un moteur de tractionélectrique. Le schéma de principe est présenté sur la page précédente.Le système de traction est fabriqué par Enova system (US Electricar), dimensionné pour 60 kW en continuet 120 kW en pic. Le moteur triphasé délivre donc 60 kW et 650 mN. Les batteries sont de technologiePlomb-Gel (tension 336 V, 180 Ah, 56 monoblocs de 6 V-180 Ah). Le véhicule peut se charger sur lesecteur.Pour plus de détail, voir http://www.soffimat.fr/soffitrans/bus.php.3.4 Le trolley-busLe trolley-bus présente, avec le bus hybride ou électrique, certains organes communs. Ainsi, le trolley peutégalement utiliser des systèmes de stockage dénergie pour passer des carrefours non équipés de câblesélectriques. Les caractéristiques principales sont : une durée de vie élevée (de lordre de 20 ans), uninvestissement supérieur (de lordre de 500 kEuros) – voir le chapitre 1 Introduction du Tome 1 quiprésente un comparatif bus Diesel / trolley (réalisé par www.tbus.org.uk). www.transbus.org 180
  11. 11. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports4 Lexique des technologies pour lhybridationSont présentées ci-dessous de façon succincte les différentes technologies disponibles pour lhybridationpour stocker lénergie : condensateur, batterie, volant dinertie et accumulateur hydraulique. Caractéristiques Supercondensateur Batterie Énergie spécifique (Wh/kg) 1 à 10 20 à 100 Puissance spécifique (kW/kg) 0,5 à 10 0,05 à 0,2 Durée de vie (cycles) > 100 000 500 à 2000 Durée de décharge nominale 1 à 30 sec 0,3 à 3 heures Durée de charge nominale 1 à 30 sec 1 à 5 heures Source Etat de lart sur les supercondensateurs, INRETS/VALEOLe graphique ci-dessous compare les technologies en tenant compte de la durée de vie. Pour les batteries,la décharge ne doit pas excéder 10 % de la capacité nominale, alors que pour les condensateurs, ladécharge pourrait seffectuer à 75 % de la charge à tension nominale. On constate que le seuil de10 Wh/kg est une valeur compétitive avec les possibilités des batteries.Ces batteries vont par ailleurs cycler sur une faible amplitude de profondeur de décharge, ce qui estnécessaire afin d’obtenir un bon compromis dans les performances en décharge et en charge, ainsi qu’unegrande durée de vie. 160 1600 énergie spécifique 140 1400 énergie spécifique 10% 120 puissance spécifique 1200 puissance spécifique en W/kg énergie spécifique en Wh/kg 100 1000 80 800 60 600 40 400 20 200 0 0 supercapa volant dinertie batterie plomb batterie Ni Cd batterie Ni MH batterie Li ion batterie Li ion P Source État de lart sur les supercondensateurs, INRETS/VALEOUne autre représentation permet dintégrer le temps de décharge de laccumulateur. 181
  12. 12. Chapitre 9. Les véhicules hybrides TOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburants Gabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports Source Global Insight, Alternative Powertrain 20044.1 Supercondensateur Cest une technologie qui offre un compromis forte puissance/durée de vie/faible maintenance intéressant. Le supercondensateur se comporte plutôt comme un réservoir de puissance que dénergie. La puissance maxi est de lordre de 100 kW. Lors dun ralentissement dun véhicule de 10 m/s à 0, avec une décélération de 1 m/s2, une supercapacité permettra de stocker entre 10 et 20 kW. Une supercapacité de 180 kJ pèse environ 60 kg. Il est envisageable dentraîner une climatisation électrique avec deux supercapacités. Nissan Diesel commercialise le premier poids lourd hybride parallèle utilisant des supercapacités. Ces supercapacités ont été testées sur un bus expérimental en juin 2000. Ce bus utilise un moteur fonctionnant au GNV avec un cycle Miller (http://perso.club-internet.fr/pboursin/pdgmote3.htm#mmiller, voir papier SAE 2002 4666 et 2002 4451 ). Sur le poids lourd, l moteur thermique de 4,6 litres est complété par un moteur électrique et des e supercapacités de 1 310 Wh pour une masse de 194 kg. Nissan Diesel annonce 50 % de réduction de consommations par rapport à un Diesel classique. Ce supercondensateur est fabriqué par Ageo au Japon. MAN développe un bus muni de supercapacités en utilisation à Nuremberg depuis 1998, voir le site avec un film de présentation : http://mis.mn.man.de/pg003926.htm. La réduction de consommation est de lordre de 10 %. Le bus est équipé de 288 supercapacités fabriquées par EPCOS de 2700F-2,3V, capables de délivrer 100 kW en 11 secondes, ce qui est suffisant pour démarrer le bus. Le surcoût de 20 000 euros est amorti en quelques années. 182
  13. 13. Chapitre 9. Les véhicules hybrides TOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburants Gabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports Les supercondensateurs permettent doptimiser le freinage récupératif. Ce type de fonctionnement demande des cyclages en puissance et en profondeur, incompatibles avec les technologies des batteries actuelles, tout en assurant une durée de vie convenable. Par contre, compte tenu de leurs faibles capacités en énergie, le domaine privilégié semble être le mild hybrid, la version full hybrid nécessitant un stockage important dénergie (batterie). Le couplage batterie/supercapacitéq peut, si les conditions économiques le permettent par des effets déchelle, savérer être une solution performante sur tous les points.4.2 Volant dinertie Peu dapplication bus existent avec un volant dinertie. Le projet Phileas est un bus hybride, mis en service à Eindhoven en 2004, qui utilise un volant dinertie de 300 kW de puissance et 4 kWh dénergie, en remplacement de batteries NiMH utilisées précédemment. Le volant dinertie utilisé (EMAFER Electro Mechanical Accumulator For Energy Re-use) est réalisé par CCM qui développe des produits depuis 1986. Les applications sont les bus, tramways et trains. Global Insight, dans son étude sur les solutions alternatives (Alternative Powertrain Technology for HDV), donne un coût pour application bus de lordre de 150 à 2 000 $/kWh. Aux USA, AFS Trinity Inc. développe des produits pour application véhicules lourds4.3 Batterie Les informations ci-dessous comparent les caractéristiques des couples principaux (également le tableau ci- dessus) et linfluence de la température. Pour information est aussi indiquée lénergie spécifique des carburants liquides actuels (de lordre de 10 000 Wh/kg). Source IFP² 183
  14. 14. Chapitre 9. Les véhicules hybrides TOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburants Gabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports Il est rappelé que les spécifications des batteries pour hybride sont tout à fait différentes de celles définies pour les véhicules électriques, pour lesquels la batterie est essentiellement un stockage d’énergie. A titre d’exemple, pour le minibus électrique Oréos de Ponticelli, la batterie contient une énergie nominale de plus de 70 kWh mais n ’est pas utilisée à plus de 100 W/kg (1 350 kg de batterie NiCd de 140 Ah nominal pour un véhicule de 9 m). Par ailleurs, cette batterie est utilisée sur une très grande plage de profondeur de décharge, de 0 à 80 %. Par opposition, les batteries utilisées pour des véhicules hybrides devront posséder d’excellentes performances en puissance, tant pour la décharge (fournir rapidement de la puissance pour accélérer) que pour la charge (récupération au freinage). Les bus hybrides Orion VI, en test à New York (voir les expériences internationales), possèdent, par exemple, une batterie au plomb ne contenant pas plus de 47 kWh nominal pour un 12 m, la batterie pouvant fournir des puissances spécifiques de l ordre de ’ 400 W/kg. Les retours d’expérience concernant le vieillissement des batteries en usage réel sont peu nombreux pour les bus et des doutes subsistent quant à la longévité de la batterie en usage réel. Ce point est capital car il conditionne en partie le succès commercial qui est la clef de la diffusion des transmissions innovantes. En conséquence, les pouvoirs publics français ont mis sur pieds, dans le cadre du PREDIT, un programme d’évaluation du vieillissement des accumulateurs de puissance, pour des véhicules de transport en commun urbains hybrides ou bi-modes (programme SIVTHEC) (source F.Badin, INRETS).4.4 Laccumulateur hydraulique Il permet, à laide dune pompe, de mettre en pression une fluide (généralement ungaz comprimé par de lhuile), lors de la décélération du véhicule. Le fluide sous pression peut restituer cette énergie grâce à la pompe (pression maxi de lordre de 350 bar éprouvé à 1 050 bar). Un accumulateur permet de stocker de la puissance et peu dénergie. 184
  15. 15. Chapitre 9. Les véhicules hybridesTOME 1 – Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburantsGabriel PLA SSAT, ADEME Département Technologies des Transports Quelques véhicules circulent, notamment aux États-Unis, avec ce système…(voir : www.eaton.com, http://www.epa.gov/otaq/technology/420f04024.pdf, http://www.epa.gov/air/caaac/mstrs/kargul-06-04.pdf, et rapport davancement des travaux de lEPA : http://www.epa.gov/otaq/reports/adv-tech/420r04002.pdf ). Les principaux inconvénients sont les suivants : masse (+20 à 30 kg pour un SUV), sécurité, temps de réponse. Mais lEPA a réalisé plusieurs véhicules (SUV) de démonstration avec des hybridations plus ou moins poussées qui présentent des résultats intéressants en terme de réduction de la consommation et a déposé des brevets associés. Un poids lourd de livraison de marchandises en ville est également prévu. www.epa.gov5 Pour en savoir plusLes constructeurs :• www.man.fr• www.man-mn.com/en/Innovation_%26_Kompetenz/Alternative_drive_systems/Alternative_drive_systems.jsp• www.neoplan.de• www.evobus.com• www.soffimat.com• www.gruau.comVéhicules hybrides :• www.inrets.com• www.ifp.fr 185

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